(57)【要約】 【課題】  本発明は、無線通信の伝送信号を解析する際、パイロット信号をユーザ側で設定可能とし、システムごとに解析装置を備えることなく、無線通信の伝送信号を解析可能とする伝送信号解析装置を提供する。【解決手段】  入力信号にパイロット信号を挿入し、送信部より送信されたＯＦＤＭ方式の伝送信号を、受信部で受信し、パイロット信号を抽出して、送信時に挿入された前記パイロット信号と比較し、送受信信号を解析する伝送信号解析装置において、パイロット信号のパラメータを設定するパイロット信号設定手段を備える。【選択図】                    図１
2006245972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号にパイロット信号を挿入し、送信部より送信されたＯＦＤＭ方式の伝送信号を、受信部で受信し、パイロット信号を抽出して、送信時に挿入された前記パイロット信号と比較し、送受信信号を解析する伝送信号解析装置において、
パイロット信号のパラメータを設定するパイロット信号設定手段を備えることを特徴とする伝送信号解析装置。
【請求項２】
前記パイロット信号設定手段は、ＯＦＤＭ信号の信号形式をマトリクスのデータに展開し、マトリクス内のそれぞれのデータに対して、パイロット信号のパラメータを設定することを特徴とする請求項１記載の伝送信号解析装置。
【請求項３】
前記パイロット信号設定手段は、
入力信号をマッピングするマッピング部と、
前記マッピング部の出力を入力とし、入力信号をシリアルパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、
前記Ｓ／Ｐ変換部の出力にパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入部と、
パイロット信号が挿入された前記Ｓ／Ｐ変換器の出力を入力とし、逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、
前記ＩＦＦＴ部の出力を入力とし、ガードインターバルを付加するガードインターバル付加部と、
前記ガードインターバル付加部の出力を入力とし、プリアンブルを付加して送信信号を出力するプリアンブル付加部を備える前記送信部のうち、前記パイロット信号挿入部であることを特徴とする請求項１または２記載の伝送信号解析装置。
【請求項４】
前記パイロット信号設定手段は、
入力信号のシンボル同期をとるシンボル同期部と、
前記シンボル同期部の出力を入力し、ガードインターバルを除去するガードインターバル除去部と、
前記ガードインターバル除去部の出力を入力とし、高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、
パイロット信号を設定するパイロット信号設定部と、
前記ＦＦＴ部の出力と前記パイロット信号設定部の出力を入力し、パイロット信号設定部のパイロット信号を基にデータを補償する補償部と、
前記補償部の出力を入力とし、パラレルシリアル変換するＰ／Ｓ変換部と、
前記Ｐ／Ｓ変換部の出力を入力とし、ディジタル変調デマッピングするディジタル変調デマッピング部と、
前記ディジタル変調デマッピング部の出力を入力とし、デマッピングするデマッピング部を備える受信部のうち、パイロット信号設定部であることを特徴とする請求項１または２記載の伝送信号解析装置。
【請求項５】
前記パイロット信号挿入部は、第１の設定部と第１のパイロット信号生成部と第１の制御部を備えることを特徴とする請求項３記載の伝送信号解析装置。
【請求項６】
前記パイロット信号設定部は、第２の設定部と第２のパイロット信号生成部と第２の制御部を備えることを特徴とする請求項４記載の伝送信号解析装置。
【請求項７】
前記第１および第２の設定部は、パイロット信号の挿入位置、振幅、位相値および電力値の何れかまたはすべてを設定することを特徴とする請求項４または５記載の伝送信号解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送データ内に既知信号を挿入し、この既知信号に基づいて振幅・位相変動補償を行う通信方式を用いる無線通信の伝送信号を解析する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や陸上移動通信などのデジタル移動無線通信システムにおいて、伝送速度を向上するために１６ＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）や６４ＱＡＭなどの同期検波を必要とする多値直交振幅変調方式が適用されている。
【０００３】
直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）と呼ばれる変調方式は、伝送帯域内に多数の直交する副搬送波（サブキャリア）を設け、それぞれのサブキャリアの振幅及び位相にデータを割り当て、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭによりディジタル変調する方式である。
【０００４】
このＯＦＤＭ方式は、多数のサブキャリアで伝送帯域を分割するため、サブキャリア１波あたりの帯域は狭くなり変調速度は遅くはなるが、トータルの伝送速度は、従来の変調方式と変わらないという特徴がある。
【０００５】
また、ＯＦＤＭ方式は、複数のサブキャリアに対してデータの割り当てが行われることから、変調時には逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算回路、復調時にはフーリエ変換を行うＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算回路を用いることにより、送受信回路を構成することができるという特徴がある。なお、ＯＦＤＭ方式による送受信装置については、特許文献１や特許文献２などに開示されている。
【０００６】
送受信局の移動や周辺環境の移動を伴うデジタル移動無線通信では、受信信号の振幅及び位相が変動するフェージングにより特性が大きく劣化する。したがって、例えばＱＡＭを移動無線通信に適用するためには、フェージングによる受信信号の振幅・位相変動の効果的な保証方式が必要である。
【０００７】
このため、移動無線通信においては、送信側で情報シンボルの間に周期的にパイロット信号と呼ばれる既知信号を挿入し、受信側では複素ベースバンドにおいて、送信側から受信したパイロット信号を基準として、振幅・位相変動を推定して補償を行う方式が採用されている。これにより、受信側では、リアルタイムに伝搬のインパルス・レスポンスを精度良く推定する事ができる。このような通信方式は、例えば、非特許文献１などに記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３１３６２７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１７８６０号公報
【非特許文献１】笹岡秀一編著、”移動通信”第５章、オーム社出版局、平成１０年５月２５日 第１版第１刷発行
【０００９】
次に、ＯＦＤＭ方式による一般的な送受信機の構成について図７を参照して説明する。図７（ア）は送信部の構成図である。図７（ア）で、入力データはマッピング部１１によりディジタル変調のマッピングが行われる。ディジタル変調マッピング後のデータはＳ／Ｐ(Serial/Parallel)変換部１２で並列に並べられるとともにパイロット信号挿入部１３であらかじめ規格等により設定されているパイロット信号が挿入される。
【００１０】
パイロット信号が挿入されたマッピング後のデータは、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１４で逆高速フーリエ変換を行い、ＯＦＤＭ変調信号となる。その後、ＧＩ（ガードインターバル）付加部１５およびプリアンブル付加部１６によりＧＩ、プリアンブルを付加し、出力信号を生成する。
【００１１】
変調されたＯＦＤＭ信号の信号形式を図８を参照して説明する。図８は時間、周波数領域における変調されたサブキャリアを四角部分で示したものである。図８で、Ｎ本のサブキャリアがあり、ΔＦｓはサブキャリア間隔とよばれる。ｎ番目のサブキャリアにおける時刻ｉ番目の時間幅Ｔｓの信号Sn,iの集合｛Sn,i｜ｎ＝１・・・Ｎ｝はシンボルとよばれる。
【００１２】
図９は送信側からのＯＦＤＭ信号の波形例であり、第１サブキャリアから第Ｎサブキャリアまでのパラレル信号が重畳されて出力ＯＦＤＭ信号波形を得ている。
【００１３】
図１（イ）は受信部の構成図であり、受信器で受信した信号はシンボル同期部２１でシンボル同期を行い、ＧＩ除去部２２でＧＩを除去し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２３で高速フーリエ変換を行う。その後、補償部２４により送信側で付加したパイロット信号の位相・振幅値の変化を、送信器側と同一の既知のパイロット信号と比較を行うことにより、位相回転、振幅の減衰等を求める。それらから各キャリアの補正の推定値を計算する。
【００１４】
得られた補正値を使用してキャリアの補正を行い、Ｐ／Ｓ(Parallel/Serial)変換部２５でＰ／Ｓ変換を行い、ディジタル変調デマッピング部２６およびデマッピング部２７でディジタル変調のデマッピング後に復調データを得る。
【００１５】
パイロット信号に基づいて振幅・位相変動補償を行う通信方式を用いる無線通信の伝送信号を解析する場合、解析装置は受信側の装置として機能する。
【００１６】
伝送信号解析の動作を図１０のフローチャートに示す。ステップ１０ＡでＯＦＤＭ信号のシンボル同期後、ステップ１０ＢでＧＩを除去し、ステップ１０ＣでＦＦＴを行い、ステップ１０Ｄで規格ごとの固定パイロット信号位置からパイロット信号を抽出し、ステップ１０Ｅおよびステップ１０Ｆでパイロット信号を使用したＲＦオフセットの補正およびベースバンドオフセットの補正を行い、ステップ１０Ｇでパイロット信号を使用した各キャリアの位相、振幅補正を行うとともに、ステップ１０Ｈでこの補正について、送信側で挿入されたパイロット信号の位相・振幅値の変化を受信側のパイロット信号と比較し、解析を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
挿入されるパイロット信号は、それぞれのシステムごとに無線LANIEEE802.11g、11a、ISDB-T等規格に基づき固定的に定められている。例えば、図１１（ア）に示すようにパイロット信号が横方向に挿入されるものや、図１１（イ）に示すようにパイロット信号が縦方向に挿入されるもの、あるいは、図１１（ウ）に示すように特定の間隔ごとにパイロット信号が挿入されるもの等、規格ごとに挿入されるパイロット信号は決められている。
【００１８】
伝送信号の解析時にはそのパイロット信号に対応する解析装置を用いているため、ユーザは無線通信の伝送信号を解析する装置をシステムごとに用意する必要がある。
【００１９】
本発明は、無線通信の伝送信号を解析する際、パイロット信号をユーザ側で設定可能とし、システムごとに解析装置を備えることなく、無線通信の伝送信号を解析可能とする伝送信号解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、請求項1に記載の発明は、入力信号にパイロット信号を挿入し、送信部より送信されたＯＦＤＭ方式の伝送信号を、受信部で受信し、パイロット信号を抽出して、送信時に挿入された前記パイロット信号と比較し、送受信信号を解析する伝送信号解析装置において、パイロット信号のパラメータを設定するパイロット信号設定手段を備える。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記パイロット信号設定手段は、ＯＦＤＭ信号の信号形式をマトリクスのデータに展開し、マトリクス内のそれぞれのデータに対して、パイロット信号のパラメータを設定する。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記パイロット信号設定手段は、入力信号をマッピングするマッピング部と、前記マッピング部の出力を入力とし、入力信号をシリアルパラレル変換するＳ／Ｐ変換部と、前記Ｓ／Ｐ変換部の出力にパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入部と、パイロット信号が挿入された前記Ｓ／Ｐ変換器の出力を入力とし、逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ部と、前記ＩＦＦＴ部の出力を入力とし、ガードインターバルを付加するガードインターバル付加部と、前記ガードインターバル付加部の出力を入力とし、プリアンブルを付加して送信信号を出力するプリアンブル付加部を備える前記送信部のうち、前記パイロット信号挿入部である。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記パイロット信号設定手段は、入力信号のシンボル同期をとるシンボル同期部と、前記シンボル同期部の出力を入力し、ガードインターバルを除去するガードインターバル除去部と、前記ガードインターバル除去部の出力を入力とし、高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、パイロット信号を設定するパイロット信号設定部と、前記ＦＦＴ部の出力と前記パイロット信号設定部の出力を入力し、パイロット信号設定部のパイロット信号を基にデータを補償する補償部と、前記補償部の出力を入力とし、パラレルシリアル変換するＰ／Ｓ変換部と、前記Ｐ／Ｓ変換部の出力を入力とし、ディジタル変調デマッピングするディジタル変調デマッピング部と、前記ディジタル変調デマッピング部の出力を入力とし、デマッピングするデマッピング部を備える受信部のうち、パイロット信号設定部である。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記パイロット信号挿入部は、第１の設定部と第１のパイロット信号生成部と第１の制御部を備える。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記パイロット信号設定部は、第２の設定部と第２のパイロット信号生成部と第２の制御部を備える。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記第１および第２の設定部は、パイロット信号の挿入位置、振幅、位相値および電力値の何れかまたはすべてを設定する。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、送受信信号に挿入されるパイロット信号を設定することができる。具体的には、パイロット信号の時間的、周波数的な抽出位置、振幅値、位相値、電力値等を設定できる。これにより、解析を行う送受信機の規格が異なる場合でも、その規格に応じたパイロット信号を設定することにより、伝送特性を解析する事ができ、異なる規格ごとに解析装置を用意する必要がない。
また、ＯＦＤＭ信号の信号形式をそのままマトリクスのデータとして取り込み、マトリクスデータを形成するので、視覚的に判りやすく、設定入力を行う場合でも、容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明による伝送信号解析装置について説明する。図１は本発明の実施例を示す構成図である。なお、従来技術の構成例である図７と同一のものについては同一の符号をつけ、説明を省略する。
【００２９】
図１は図７（イ）の受信部において、補償部２４に対しパイロット信号設定部１を設けた構成である。パイロット信号設定部１は、設定部１Ａとパイロット信号生成部１Ｂと制御部１Ｃを備える。
【００３０】
ＯＦＤＭ信号の信号形式は図８に示すとおりであり、視覚的にマトリクス状となっている。設定部１Ａは図８の四角部分で示されたサブキャリア群をマトリクスとして処理し、図７（ア）の送信部のパイロット信号挿入部１３に設定されているパイロット信号をパイロット信号マトリクスとして取り込む。このパイロット信号マトリクスのデータを基にマトリクスの各セルごとに、規格に応じたパイロット信号の位相値、振幅値、電力値を設定する。あるいは、既知のパイロット信号を、図示を省略した外部入力手段により入力し、設定する。
【００３１】
なお、設置部ＩＡは取り込んだパイロット信号マトリクスをマトリクスデータとして表示する表示手段を含む。
【００３２】
パイロット信号生成部１Ｂは、設定部１Ａにより設定されたパイロット信号の情報を基にパイロット信号を生成する。制御部１Ｃは設定部１Ａの入出力や図示を省略した表示部の制御をするとともに、生成されたパイロット信号を補償部２４に設定する。また、受信信号の解析にも用いられる。
【００３３】
次に、パイロット信号マトリクスの生成状態を図２を参照して説明するとともに、作成されたパイロット信号マトリクスを図３に示す。図２で、ＯＦＤＭ信号に挿入されるパイロット信号が（ア）のようになっている場合、図１の設定部１Ａは図２（ア）の情報をマトリクスに置き換え、必要なデータを抽出して図２（イ）のように構成する。
【００３４】
図２（イ）では、第一行目はパイロット信号の時間位置の情報、第一列目はパイロット信号の抽出キャリア位置の情報であり、一行一列目には１、一行二列目には０が入力されている。第二列目はキャリアの位相一定フラグ、その他は各時間とキャリア位置における位相、振幅値を入力する。パイロットの設定マトリクスの第二行二列目以降に１を入力した場合、入力した左隣のキャリア番号ではすべての位相が一定として扱うことができる。パイロット信号の位相・振幅値は、抽出する時間と周波数の位置に実数・虚数を入力する。
【００３５】
このようにして作成されたマトリクスは図３に示すようになる。なお、図２、図３の例においては、パイロット信号電力が１、位相は０、πの場合を示している。
【００３６】
次に、図１のパイロット信号設定部１の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップ４Ａで、パイロット信号設定部１の設定部１Ａはパイロット信号設定用のマトリクスを読み込む。読み込まれたマトリクスより、時間位置とキャリア位置の関係は既知なので、ステップ４Ｂで、ある時間における抜き出すパイロット信号のキャリア位置を決定する。例えば、図２（ア）の場合は時間「１〜６」でキャリア位置は「２」と「５」である。
【００３７】
同様に時間位置とパイロットの位相情報の関係は既知であるので、ステップ４Ｃで、ある時間におけるパイロット信号の規定の位相値、電力値を決定する。例えば、図２（ア）の場合は時間「１〜６」のパイロット位相値で電力はすべて「１」としている。なお、この規定の位相値、電力値は補正時に使用する。そして、ステップ４Ｄで、決定したキャリア位置からパイロット信号の値を抽出する。抽出されたパイロット信号は補償部２４での既知の信号となり、これと比較することにより、受信された信号の位相回転、振幅の減衰等を求める。
【００３８】
以上のように、パイロット信号を送信側から抽出し、あるいはパイロット信号を図示を省略した外部入力手段により設定することにより、受信側の補償部に、送信側と同一のパイロット信号を適用することができる。
【００３９】
なお、送信側において、ＯＦＤＭ信号の生成時にパイロット信号が挿入されるので、送信側のパイロット信号を設定することが可能である。すなわち、パイロット信号挿入時には、パイロット信号の挿入位置、振幅値、位相値等の情報が必要となる。そこで、解析動作を行う受信部と同一構成のマトリクスを使用することによって、決められたパイロット信号の位置にこれらのパラメータを挿入することが可能となる。
【００４０】
図５は、図１（ア）の構成のパイロット信号挿入部１３にかえて、パイロット信号設定部２Ａとパイロット信号生成部２Ｂを備えるパイロット信号挿入部２を設けた送信部の構成図である。パイロット信号挿入部２の設定部２Ａは、受信部のパイロット信号設定部１の構成と同様のものであり、図示を省略した外部入力手段によりパイロット信号の設定を行う。
【００４１】
図２（ア）では例としてパイロット信号電力が１、位相は０、πの場合について説明しているが、パイロット信号の信号電力が１以外、位相が０、π以外の場合も対応することができる。具体的には、入力電力を変える場合は入力値を変える。位相は虚数も使用することによりπ以外に変化させることができる。図６は虚数を使用した使用例であり、位相±π/4、±3π/4で、パイロット信号電力√２のときの例である。パイロット信号電力の値は大きくするほど、振幅、減衰の推定値の精度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を適用した受信部の構成例である。
【図２】パイロット信号マトリクスの生成状態を示す説明図である。
【図３】生成されたマトリクスの例である。
【図４】パイロット信号設定部１の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明を適用した送信部の構成例である。
【図６】虚数を使用したパイロット信号マトリクスの生成状態を示す説明図である。
【図７】従来技術による送信部および受信部の構成例である。
【図８】変調されたＯＦＤＭ信号の信号形式の例である。
【図９】送信側からのＯＦＤＭ信号の波形例である。
【図１０】伝送信号を解析する動作を説明するフローチャートである。
【図１１】パイロット信号が挿入された状態を示す例である。
【符号の説明】
【００４３】
１              パイロット信号設定部
１Ａ            設定部
１Ｂ            パイロット信号生成部
１Ｃ            制御部
２              パイロット信号挿入部
２Ａ            設定部
２Ｂ            パイロット信号生成部
【図１】
2006245972.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006245972.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006245972.tif 000011
【図１０】
2006245972.tif 000012
【図１１】
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